CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU Trước đây để chọn giống người ta thường sử dụng chỉ thị về hình thái ở một số đặc điểm mong muốn bằng cách quan sát và thực hiện các phép lai. Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện nhưng có hạn chế về mặt thời gian, độ chính xác. Kỹ thuật sinh học phân tử đã rút ngắn thời gian, cải thiện độ chính xác và cho phép các nhà chọn giống có thể sản xuất giống với những đặc điểm kết hợp (Collard and Markill, 2008).
Các loại chỉ thị được sử dụng trong chọn giống là chỉ thị hình thái, sinh lý sinh hóa, phân tử. Trong đó, chỉ thị liên quan đến DNA được xem là ưu việt vì dễ phát hiện, phong phú trong suốt bộ gene, độc lập với các điều kiện môi trường và có thể phát hiện ở bất kỳ giai đoạn phát triển của sinh vật. Phân tích chỉ thị DNA có thể được chia thành 3 nhóm: (i) nhóm dựa trên cơ sở lai và sử dụng DNA đánh dấu gồm đa hình chiều dài các đoạn cắt giới hạn DNA (RFLP) và in dấu vân tay đoạn DNA ngắn (oligonucleotide fingerprinting); (ii) nhóm dựa trên sự khuếch đại đoạn DNA trong in vitro là AFLP, SSR, RAPD và (iii) nhóm giải trình tự DNA là SNP. Trên thực tế gà Ác được nuôi theo 2 định hướng: nuôi gà đẻ lấy trứng bán thương phẩm và nuôi bán gà con làm giống, trong đó gà mái tiếp tục nuôi để sinh sản và gà trống được bán trước đó khoảng 3-4 tuần tuổi cho mục đích lấy thịt.
Xét về giá trị dinh dưỡng, thịt gà Ác chứa nhiều amino acid, chất sắt tốt cho người bệnh hồi phục sức khỏe, sản phụ, người già và trẻ nhỏ. Theo Kojima et al. Carnosine là một protein có nhiều trong thịt và não của động vật có xương sống, đóng vai trò quan trọng trong các chức năng sinh lý như: hệ đệm pH, chống lão hóa, chống viêm, chống oxy hóa, chống mệt mỏi và dẫn truyền thần kinh (Menon et al., 2018; Caruso et al. Carnosine được sử dụng trong các ứng dụng y học để điều trị các bệnh như tiểu đường, Alzheimer, lão hóa, ung thư và các bệnh mãn tính khác (Derave et al.
Hiện nay, các nhà sản xuất đặt mục tiêu tăng hàm lượng Carnosine trong thịt gà để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về thực phẩm an toàn. Bên cạnh đó, trứng gà Ác cũng được người tiêu dùng lựa chọn vì không có mùi tanh, béo, thơm, đạm lòng trắng cao, tỷ lệ lòng đỏ cao, có màu sậm rất bắt mắt (Trần Thị Mai Phương, 2004). Gà Ác thành thục sinh dục sớm ở 113-125 ngày tuổi (Trần Thị Mai Phương và Lê Thị Biên, 2007), trứng có khối lượng 31,3-36,2 g/quả và tỷ lệ đẻ đạt 52,3-58,1% ở giai đoạn 23-37 tuần tuổi (Thuy and Ha, 2022). Gà Ác được chăn nuôi theo hướng công nghiệp để sản xuất trứng ở tỉnh Tiền Giang và Long An với quy mô lớn (Nguyễn Văn Yên, 2014).
Tuy nhiên, con giống vẫn là một trở ngại lớn do chất 1 lượng gà giống chưa tốt, năng suất không ổn định, tỷ lệ đẻ chưa đạt được tiềm năng tối đa về mặt di truyền. Các nghiên cứu về lĩnh vực này cũng còn hạn chế mà thay vào đó là các nghiên cứu tập trung về lĩnh vực dinh dưỡng (Nguyễn Nhựt Xuân Dung và ctv., 2014; Lưu Hữu Mãnh và ctv., 2014, Trương Văn Phước, 2021). Như vậy, vấn đề con giống gà Ác ở Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu sâu về di truyền ở mức độ phân tử và chưa có công bố nào về vai trò của một số gene ứng viên liên quan đến năng suất sinh sản của giống gà này. Việc ứng dụng thành tựu công nghệ sinh học trong việc cải thiện năng suất trứng ở gà Ác là điều rất cần thiết và hoàn toàn khả thi.
Thành công của nghiên cứu sẽ mở ra hướng chọn giống mới một cách chính xác và nhanh chóng hơn, góp phần đẩy mạnh công tác lai tạo, chủ động trong vấn đề con giống và qua đó mang lại hiệu quả thiết thực hơn cho người chăn nuôi. Đề tài “Ứng dụng chỉ thị phân tử trong cải thiện một số chỉ tiêu về năng suất sinh sản của gà Ác (Gallus gallus domesticus Brisson)” được thực hiện với mục tiêu: (1) Xác định ít nhất 3 chỉ thị phân tử liên quan đến năng suất sinh sản của gà. (2) Đánh giá hiệu quả chọn lọc, cải tiến di truyền về mặt sinh sản ở đời con. (3) Tạo đàn gà Ác hạt nhân có năng suất sinh sản cao.
Ý nghĩa của luận án: - Xác định được 6 đa hình gene (DRD2 Indel, PRL Indel, IGF1/PstI, INHA/PstI, NPY/DraI và VIPR1/HhaI) ở gà Ác nuôi tại ĐBSCL. - Xác định được mối liên kết giữa 6 đa hình gene (DRD2 Indel, PRL Indel, IGF1/PstI, INHA/PstI, NPY/DraI và VIPR1/HhaI) với năng suất sinh sản của ở gà Ác nuôi tại ĐBSCL. - Tạo được đàn gà Ác xuất phát chọn lọc (đàn hạt nhân) có năng suất trứng đạt 149,1 quả/gà mái/52 tuần đẻ nhằm phục vụ công tác chọn lọc và nhân giống gà Ác tại các tỉnh ĐBSCL. Kết quả của đề tài cung cấp các dữ liệu khoa học mới về đa hình gene liên quan đến năng suất sinh sản của gà Ác nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và sản xuất trong thực tiễn.
Điểm mới của luận án: Đề tài có 3 điểm mới sau đây: - Đây là công trình đầu tiên ở ĐBSCL và ở Việt Nam về xác định 6 đa hình gene (DRD2 Indel, PRL Indel, IGF1/PstI, INHA/PstI, NPY/DraI và VIPR1/HhaI) ở gà Ác. 2 Ngoài ra, SNP T829C ở vùng exon 1 của đa hình INHA/PstI là kết quả đầu tiên trên gà ở Việt Nam. - Đề tài đã phân tích đánh giá ảnh hưởng của 6 đa hình này đến năng suất sinh sản của gà Ác, từ đó xác định được đa hình NPY/DraI có liên quan chặt chẽ đến năng suất sinh sản của gà Ác. - Đề tài đã chọn lọc, cải thiện năng suất trứng của gà Ác về mặt di truyền chọn giống thể hiện qua đàn gà thế hệ 1 có năng suất trứng cao hơn đàn gà thế hệ xuất phát là 4,4 quả/gà mái/24 tuần đẻ (tương đương tăng 6,2%).
Bên cạnh đó, đàn gà thế hệ xuất phát chọn lọc (đàn hạt nhân) có năng suất trứng là 149,1 quả/gà mái/52 tuần đẻ. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về bộ gene của gà Gà (Gallus gallus) là một trong những động vật nuôi đầu tiên được giải trình tự bộ gene và được hoàn thành vào năm 2004 tại Đại học Washington và Viện nghiên cứu bộ gene người ở Mỹ (Wallis et al. Bộ gene của gà gồm 38 cặp nhiễm sắc thể (NST) thường (5 cặp NST có kích thước lớn, 5 cặp NST có kích thước trung bình và 28 cặp NST có kích thước nhỏ) và một cặp NST giới tính, với tổng kích thước là 1,2 Gbp (Crooijmans et al. Gà trống có NST giới tính ZZ và gà mái là ZW.
Bản đồ di truyền cổ điển của gà gồm 119 locus ở hình thái và sinh hóa. Vì mỗi nhánh NST có ít nhất một lần trao đổi chéo nên các NST nhỏ có tỷ lệ tái tổ hợp cao nhất. Tần số trao đổi chéo là 2,8 cM/Mb đối với NST lớn và 6,4 cM/Mb đối với NST nhỏ.1: Các đặc điểm của nhiễm sắc thể kích thước lớn và kích thước nhỏ ở gà Đặc điểm NST có kích thước lớn NST có kích thước nhỏ Mật độ gene/Mb 9,0-15,4 13,8-41,2 Chiều dài intron (bp) 4.128 Chiều dài exon (bp) 164-171 157-172 Tỷ lệ chiều dài intron/exon (%) 24,6-34,6 11,7-23,2 Hàm lượng G+C (%) 38,4-40,1 40,9-50,1 Tỷ lệ tương đồng (%) 0,090-0,125 0,111-0,156 Tỷ lệ không tương đồng (%) 0,011-0,021 0,007-0,016 Tần số tái tổ hợp (cM/Mb) 2,5-3,2 2,5-17,1 (Nguồn: David, 2005) NST Z có kích thước trung bình, chiếm 7-10% toàn bộ gene. NST W ở hầu hết các loài chim có kích thước nhỏ hơn đáng kể so với NST Z.
Tuy nhiên, không rõ liệu sự khác biệt giữa hai giới có đóng vai trò nào đó trong việc xác định giới tính của gia cầm hay không. Một số bằng chứng cho rằng yếu tố quyết định buồng trứng nằm trên NST W và yếu tố xác định tinh hoàn nằm trên NST Z (Ellegren, 2000). Gà nhà có tên khoa học là Gallus gallus và các NST trong bản đồ bộ gene của gà được viết tắt là GGA (Gallus gallus autosome). Các nghiên cứu cho thấy NST Z chứa một số locus gene, chủ yếu là các đặc điểm hình thái và có thể là của một vị trí duy nhất có chức năng cụ thể về giới tính.
Các nghiên cứu cho thấy có 28 gene nằm trên NST giới tính Z (kí hiệu GGAZ) (Hình 2.1a) và 4 gene trên NST W (Hình 2. Tương tự NST X ở động vật có vú, NST Z của gà thể hiện sự sai lệch đáng kể về các gene liên quan đến giới tính. NST W của gà về cơ bản là bản sao của NST Z bị thoái hóa với chỉ một số ít gene còn nguyên vẹn. NST Z của gà có một số gene đã được xác định có biểu hiện đặc trưng về sự hình thành tinh hoàn (Bellott et al.
Gene DMRT1 xác định tinh hoàn nằm ở vai ngắn của NST Z của gà và có chức năng liên quan đến đặc điểm sinh 4 dục đực (Nanda et al. Mức độ biểu hiện của gene DMRT1 cao hơn ở giới đực trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành phôi gà (Shan et al. Một gene điều hòa giới tính khác (ASW) là yếu tố liên kết đặc trưng cho giới tính nằm trên NST W và biểu hiện sớm trong phôi gà mái (O’Neill et al., 2000), nó có thể hoạt động như một yếu tố quyết định buồng trứng ở gia cầm. Gene ZOV3 trên vai ngắn của NST Z mã hóa immunoglobulin gồm 327 amino acid, hiện diện trong màng sinh chất của tế bào hạt và tạo ra các tế bào trong lớp nang buồng trứng.
Gene VLDLR trên vai ngắn của NST Z của gà mã hóa thụ thể 95 kDa (lipoprotein mật độ rất thấp) trên màng sinh chất của tế bào trứng. Gene DMRT1 trên vai ngắn của NST Z của có liên quan đến sự phân hóa các tuyến sinh dục đực như đã đề cập ở động vật có vú (Nanda et al.1: Các gene trên nhiễm sắc thể giới tính Z và W ở gà (Schmid et al., 2020) (a) Nhiễm sắc thể Z; (b) Nhiễm sắc thể W 2.2 Di truyền tính trạng số lượng và QTL ở gà 2.1 Đặc điểm di truyền tính trạng số lượng Tính trạng số lượng là những tính trạng do nhiều gene chi phối, có biến dị liên tục. Các tính trạng này được xác định bằng cách cân, đong, đo, đếm. Sự khác biệt về kiểu hình về các tính trạng số lượng giúp phân biệt trực quan quần thể sinh vật ngay cả khi phạm vi địa lý của chúng trùng nhau.